2019 Fiscal Year Research-status Report
速度依存的移動運動パターン変化を制御する後脳・脊髄神経回路の小型魚類を用いた解明
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19K06897
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| Research Institution | Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
木村 有希子 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 助教 (70581122)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ゼブラフィッシュ / 遊泳運動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脊椎動物の移動運動では速度変化にともない、ウマのウオーク、トロット、ギャロップのように運動パターンが変化することがある。異なる速度の異なる運動パターンは、特定の速度で特定の脊髄ニューロンが選択的に活動して作られると考えられるが、その具体的なメカニズムは明らかでない。このメカニズムを明らかにするためには、動物が様々な速度で運動するときに、特定の運動パターン生成に関わる脊髄ニューロンが速度依存的に活動するために、どこからどのような入力を受けているかを明らかにする必要がある。しかし、上述の研究は複雑で巨大な神経系を持つ哺乳類を材料に用いると、実験操作が難しい。本研究では、哺乳類より単純な神経系を持ち、実験操作が容易なゼブラフィッシュ幼魚を材料にして、特定の運動パターン生成に関わる脊髄ニューロンが様々な速度の運動で脊髄および後脳のニューロンから受ける入力を調べることで、速度依存的移動運動パターン変化を制御する後脳・脊髄神経回路を明らかにすることを目的とする。
２０１９年度は速度依存的発火パターンを示す脊髄ニューロンのうち、高速遊泳運動で活動せず、低速遊泳運動で活動し、交叉性の下向性軸索を持つ興奮性ニューロンについて解析を行った。このニューロンはゼブラフィッシュ幼魚の低速遊泳運動において、重要な役割を果たしていると予想されている。ボルテージクランプ法による解析の結果、このニューロンの低速遊泳運動での発火を決める要因として重要な入力のパターンが分かった。次年度は、これらの入力がどのような種類のニューロンに由来するかを調べる予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的は、移動運動の速度変化に伴い運動パターンが変化する際の神経回路の動作機構を明らかにすることである。そのために、速度依存的に発火するニューロンがどこからどのような入力を受けているかを明らかにする。
２０１９年度は速度依存的発火パターンを示す脊髄ニューロンのうち、高速遊泳運動で活動せず、低速遊泳運動で活動し、交叉性の下向性軸索を持つ興奮性ニューロンについて解析を行った。このニューロンはゼブラフィッシュ幼魚の低速遊泳運動において、重要な役割を果たしていると予想されている。ボルテージクランプ法による解析の結果、このニューロンの低速遊泳運動での発火を決める要因として、高速遊泳時の興奮性入力と抑制性入力のタイミングと、高速と低速遊泳での興奮性入力の大きさの違いが重要であることが分かった。現在は、これらの入力がどのような種類のニューロンに由来するかを調べる実験を行っており、研究はおおむね予定通りに進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
２０１９年度の解析から、解析対象ニューロンとシナプス結合をする可能性が高いと予想される特定の種類の介在ニューロンを遺伝学的に除去した遺伝子組み換え魚を作成する。解析対象ニューロンが受けるシナプス入力に変化が起こるかを調べることで、解析対象ニューロンにシナプス結合するニューロンを特定する。これらの解析により、速度依存的移動運動パターン変化を制御する後脳・脊髄神経回路を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
既存の研究材料と他の研究計画で作成した遺伝子組み換え魚を本研究に使用することができたため、予定の支出を抑制できた。次年度使用分は、新しい遺伝子組み換え魚の作成と、実験装置の不具合の対応に使用する予定である。
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